Pirms iedziļināties UV{0}}LED tehnoloģijā, mums vispirms ir jānoskaidro vairāki pamatjēdzieni, lai nodrošinātu, ka mēs apspriežam vienu un to pašu tēmu. Tas novērsīs nepareizas interpretācijas un -savstarpēju saziņu. Lūk,UVattiecas uz UV{0}}cietējamiem materiāliem, piemēram, UV pārklājumiem, UV tintēm un UV līmvielām;LEDīpaši apzīmē ultravioleto LED gaismas avotus; unUV-LED ir definēts kā"UV materiālu sacietēšana, izmantojot ultravioleto LED gaismas avotus kā apstarošanas avotu".
Kā mēs visi zinām, parastais UV pārklājumu cietināšanas gaismas avots ir vidēja{0}}spiediena un augsta spiediena{1}}dzīvsudraba spuldze. Pēdējos gados, pateicoties enerģijas taupīšanas un vides aizsardzības politikai, kā arī UVLED (ultravioleto LED) tehnoloģijas straujajai attīstībai, kas ir radījusi pamatu rūpnieciskiem-pielietojumiem, tirgus ir piedzīvojis strauju UV-LED ieviešanas pieaugumu. Jaunās tehnoloģijas vienmēr piesaista plašu uzmanību un entuziasmu. Tomēr, kā nozares praktiķiem, skaidra izpratne par UV{7}}LED ir obligāta. Šeit mēs vēlamies dalīties ar savu pētījumu pieredzi UV-LED jomā pēdējo divu gadu laikā.
Gaismas avotu maiņa (atšķirības starp gaismas diodēm un dzīvsudraba spuldzēm tiks precizētas vēlāk) ir izraisījušas transformācijas UV pārklājumu formulēšanas sistēmās, kā arī revolūciju visos pārklāšanas un cietēšanas procesos. UV-LED sistēmai mēs identificējam piecus galvenos pētniecības virzienus, kas aptver gan tehniskos, gan tirgus aspektus.
Pētījumi par UV{0}}LED fotocietēšanu
Kā definēts iepriekš, UV{0}}LED fotosacietēšana balstās uzultravioletā LED gaismaUV materiālu sacietēšanas avoti. Tāpēc visu pētījumu galvenais mērķis ir panākt efektīvu sacietēšanu. Fotosacietēšanai ir nepieciešami divi obligāti komponenti: gaisma (enerģijas avots) un UV materiāli (uztvērējs). Gaismas avota maiņa neizbēgami izjauc visas sistēmas līdzsvaru, jo kodols atrodas starpdisciplinārajā pētniecībā un attīstībā, lai saskaņotu UV pārklājumus ar LED gaismas avotiem.
Ir plaši atzīts, ka īsāki LED viļņu garumi atbilst augstākam enerģijas līmenim un augstākām izmaksām. Un otrādi, fotoiniciatoriem, kuriem nepieciešama mazāka ierosmes enerģija, ir garāks absorbcijas viļņu garums, un tiem ir arī augstākas cenas. Tas rada šūpoles{2}}līdzīgas attiecības starp gaismas avotiem un ierosinātājiem. Tādējādi UV-LED pētniecības un izstrādes iniciatīvu uzmanības centrā ir abu veidu veiktspējas robežu paplašināšana un optimāla līdzsvara noteikšana starp LED gaismas avotiem un UV materiāliem.
LED gaismas avotu sistēmu izpēte
Dzīvsudraba lampu tehnoloģija ir ļoti nobriedusi izstrādes un pielietojuma ziņā, un jau sen tiek uzskatīta par standarta gaismas avotu. Turpretim ultravioleto LED tehnoloģija joprojām ir sākuma stadijā, un tai ir milzīgs nākotnes izaugsmes potenciāls. Turklāt LED nozares ķēde ir ļoti plaša, ietverot kristālu augšanu, šķeldas kubiņos, mikroshēmu iepakošanu, gaismas avota moduļu integrāciju, kā arī barošanas avota vadību un siltuma izkliedes sistēmas dizainu. Katrs posms būtiski ietekmē galaprodukta -UVLED gaismas avota kvalitāti. Tāpēc, lai attīstītu visu UV-LED ekosistēmu, ir svarīgi izprast un paplašināt LED veiktspējas robežas.
Atšķirības starp LED gaismas avotiem un dzīvsudraba lampām (priekšrocības, trūkumi un izplatīti nepareizi priekšstati par LED)
Lai dominētu tirgus konkurencē, ir ļoti svarīgi rūpīgi izprast gan savas stiprās puses, gan konkurentu vājās puses. Tā kā mūsu mērķis ir aizstāt tradicionālās dzīvsudraba spuldzes ar UVLED, ir ļoti svarīgi vispirms salīdzināt abas tehnoloģijas un analizēt to attiecīgās priekšrocības, trūkumus un ierobežojumus.
UV pārklājumi sacietē, jo fotoiniciatori to sastāvos absorbē ultravioleto gaismu ar noteiktu viļņu garumu, radot brīvos radikāļus (vai katjonus/anjonus), kas ierosina monomēra polimerizāciju. Lai ilustrētu šo principu, mēs vispirms pārbaudīsim dzīvsudraba spuldžu un ultravioleto gaismas diožu emisijas spektrus.
Šī diagramma ir klasisks un bieži redzams UV gaismas diožu un dzīvsudraba spuldžu emisijas spektru salīdzinājums. Kā redzams diagrammā, dzīvsudraba lampas emisijas spektrs ir nepārtraukts, aptverot no ultravioletā līdz infrasarkanajam diapazonam. Konkrēti, gaismas intensitāte ir koncentrēta UVB līdz īsviļņu -UVA diapazonā. Turpretim gaismas diodes emisijas spektrs ir salīdzinoši šaurs, un divas visizplatītākās viļņu joslas nodrošina maksimālo viļņu garumu pie 365 nm un 395 nm (ieskaitot 385 nm, 395 nm un 405 nm).
Šobrīd primāraisUV gaismaar rūpniecisku pielietojamību ietilpst UVA diapazonā, jo īpaši LED gaismas avoti ar viļņu garumu 365 nm un 395 nm, kā parādīts 1. attēlā. Šajā viļņu garuma diapazonā lielākajai daļai fotoiniciatoru ir salīdzinoši zemi molārās ekstinkcijas koeficienti. Līdz ar to UV-LED sistēmas parasti cieš no zemas ierosināšanas efektivitātes un spēcīgas skābekļa kavēšanas, kas kaitē virsmas sacietēšanai.
Piezīme. Daudzu UVLED ražotāju vai LED UV pārklājumu piegādātāju bieži izteiktais apgalvojums par "LED UV pārklājumu izcilo slīpējamību", stingri runājot, ir tiešs neatbilstošas virsmas sacietēšanas rezultāts. Patiesais izaicinājums nav panākt labu slīpējamību, bet gan nodrošināt kontrolējamu slīpējamību-, lai panāktu līdzsvaru starp nodilumizturību un vieglu slīpēšanu. Turklāt daži ražotāji izmanto maldinošus paņēmienus: dzīvsudraba lampas uzstādīšanu aiz LED bloka, kur dzīvsudraba lampai faktiski ir dominējošā cietināšanas loma.
Tomēr mēs arī atzīmējam, ka 365 nm un 395 nm viļņu joslās gaismas diodes nodrošina ievērojami lielāku gaismas intensitāti nekā dzīvsudraba spuldzes, kas atvieglo UV materiālu dziļu{2}}slāņa sacietēšanu.
(Atsauces nolūkā daudzās tradicionālajās UV cietēšanas sistēmās ir iekļauta gallija lampa (ar dominējošo emisijas viļņa garumu 415 nm) līdzās dzīvsudraba lampām, lai tieši uzlabotu dziļā-slāņa cietēšanas efektivitāti.)
Šis nepareizs priekšstats parasti izriet no pieņēmuma, katikai 30% dzīvsudraba spuldžu izstarotās gaismas ir ultravioletā (UV), turpretim UVLED izstaro 100% UV gaismu. Tomēr patiesie sistēmas līmeņa enerģijas patēriņa noteicošie faktori ir fotoelektriskās konversijas efektivitāte un efektīva gaismas efektivitāte. Dzīvsudraba spuldzēm faktiski ir augsta fotoelektriskās konversijas efektivitāte-to trūkums ir tāds, ka lielu daļu izstarotās gaismas veido redzamie un infrasarkanie stari, un UV gaisma (vienīgais komponents, kas noder UV materiālu sacietēšanai) veido tikai 30%. Turpretim UVLED ir ievērojami zemāka fotoelektriskās konversijas efektivitāte, kas pašlaik ir aptuveni 30% UVA viļņu garumiem (kas ir aptuveni līdzvērtīgs dzīvsudraba spuldžu UV gaismas efektivitātei).
Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu atlikušie 70% elektroenerģijas tiek pārvērsti siltumā. Tas izskaidro divas galvenās atšķirības starp abām tehnoloģijām:
Gaismas diodes iegūst savu reputāciju kā "aukstās gaismas avoti", jo radītais siltums izkliedējas no lampas paneļa aizmugures, atstājot gaismu izstarojošo virsmu{0}}vēsu pieskaroties. Un otrādi, dzīvsudraba spuldzes izstaro siltumu uz priekšu caur reflektoriem un infrasarkanajiem stariem.
Tieši tāpēc UVLED gaismas avotiem parasti ir nepieciešamas gaisa-dzesēšanas sistēmas, un lielas-jaudas UVLED pat pieprasa ūdens-dzesēšanas blokus, kuru izmērs spēj nodrošināt 70% gaismas avota elektriskās jaudas lampas galvas siltuma izkliedēšanai.
Gaismas diožu patiesās enerģijas taupīšanas{0} priekšrocības izriet no divām unikālām iezīmēm: tūlītējas ieslēgšanas/izslēgšanas iespējas un precīzas apstarošanas, izmantojot optisko dizainu, kas uzlabo efektīvu gaismas efektivitāti. Tomēr, lai izmantotu šīs priekšrocības, ir jāintegrē infrasarkano staru noteikšanas un viedās vadības sistēmas{2}}tehnoloģijas, kuras lielākajai daļai tirgū pieejamo UV LED iekārtu ražotāju pašlaik trūkst pētniecības un attīstības iespēju.
Ozona ģenerēšana: to emisijas spektrs ietver tālu{0}}ultravioleto gaismu zem 200 nm, kas rada ievērojamu daudzumu ozona. (Tas ir galvenais iemesls asajai smakai, par kuru ziņo rūpnīcas darbinieki, kuri izmanto dzīvsudraba lampu sistēmas.)
Dzīvsudraba piesārņojums no likvidēšanas: dzīvsudraba lampu kalpošanas laiks ir tikai 800–1000 stundas. Nepareiza izlietoto spuldžu likvidēšana izraisa sekundāru dzīvsudraba piesārņojumu, kas joprojām ir neatrisināma problēma.
Pārskati liecina, ka dzīvsudraba atkritumu apstrādei gadā nepieciešamā enerģija ir līdzvērtīga divu Trīs aizu aizsprostu kopējai ražošanas jaudai. Vēl ļaunāk, pašlaik nav dzīvotspējīgas tehnoloģijas pilnīgai dzīvsudraba izvadīšanai no atkritumu plūsmām.
UV gaismas diodes ir pilnīgi brīvas no šīm problēmām. Kopš 2017. gada 16. augustā Ķīnā oficiāli stājās spēkā Minamatas konvencija par dzīvsudrabu, dzīvsudraba spuldžu{3}}pārtraukšana ir iekļauta oficiālajā darba kārtībā. Lai gan konvencijā ir paredzēts izņēmums rūpnieciskajām dzīvsudraba dienasgaismas spuldzēm, ja nepastāv alternatīvas, tā arī nosaka, ka parakstītājas puses var ierosināt iekļaut šādus izstrādājumus ierobežotajā sarakstā, tiklīdz kļūs pieejami dzīvotspējīgi aizstājēji. Tādējādi dzīvsudraba spuldžu pilnīgas fāzes{6}}izslēgšanas laiks UV konservēšanas lietojumos ir pilnībā atkarīgs no UV LED risinājumu tehnoloģiskās attīstības un industrializācijas.
Tā atbalsta lokalizētu precizitātes sacietēšanu tādām lietojumprogrammām kā 3D drukāšana.
Savienojot gaismas diodes ar dažādiem fotoiniciatoriem, tas ļauj precīzi kontrolēt cietēšanas pakāpi un dziļumu.
Pielāgojamās gaismas avota konfigurācijas gaismas diodēm ir modulāra lampas lodīšu konstrukcija, kas ļauj elastīgi pielāgot garumu, platumu un apstarošanas leņķi. Šī daudzpusība ļauj izveidot punktveida gaismas avotus, līnijas gaismas avotus un apgabala gaismas avotus, kas pielāgoti dažādu sacietēšanas procesu specifiskajām prasībām.
Gaismas avota parametru prasības UV materiāla sacietēšanai
Viļņa garums:365 nm, 395 nm
Izstarojums (gaismas intensitāte, optiskās jaudas blīvums): mW/cm²
Kopējā enerģijas deva: mJ/cm²
Fotocietēšanas process nevar noritēt bez trim iepriekš minētajiem galvenajiem parametriem: viļņa garuma, gaismas intensitātes un kopējās enerģijas devas. Viļņa garums nosaka, vai var aktivizēt fotoiniciatorus; gaismas intensitāte nosaka UV ierosināšanas efektivitāti un tieši ietekmē virsmas sacietēšanu (skābekļa inhibīcijas pretestību) un dziļās sacietēšanas veiktspēju; savukārt kopējā enerģijas deva nodrošina rūpīgu materiāla sacietēšanu.
Salīdzinot ar dzīvsudraba spuldzēm, gaismas diožu visredzamākā priekšrocība ir to formulējamās un regulējamās īpašības. Pašas gaismas diodes veiktspējas robežās tās parametrus var maksimāli optimizēt, lai tie atbilstu īpašām sacietēšanas prasībām. UV-LED fotocietēšanas eksperimentu galvenais mērķis ir nepārtraukti paplašināt gan gaismas avota, gan UV materiālu veiktspējas robežas un noteikt optimālo līdzsvaru starp tiem. Īpaši gaismas diodēm tas nozīmē ideālo LED gaismas avota parametru noteikšanu, pamatojoties uz pārklājuma sastāvu, lai sasniegtu optimālus sacietēšanas rezultātus.
LED luminiscences princips un UVLED mikroshēmu pašreizējais attīstības statuss
Pamatojoties uz elektronu pārejas principu (detaļas izlaista; ieinteresētie lasītāji var atsaukties uz tiešsaistes resursiem, lai iegūtu plašāku informāciju), kad elektroni atomā atgriežas no ierosinātā stāvokļa pamata stāvoklī, tie atbrīvo enerģiju starojuma veidā dažādos viļņu garumos (ti, izstaro dažāda viļņa garuma elektromagnētiskos viļņus).
Tāpēc ir divas galvenās pieejas UV{0}}izstarojošu gaismas avotu ražošanai:
Pirmā pieeja ir identificēt atomu, kura elektronu enerģijas atšķirība starp ierosināto stāvokli un pamatstāvokli precīzi ietilpst ultravioletajā spektrā. Tradicionālās dzīvsudraba lampas ir visplašāk izmantotie UV gaismas avoti, kuru pamatā ir šis princips.
Otrā pieeja izmanto pusvadītāju luminiscences principu (detaļas ir izlaistas; ieinteresētie lasītāji var atsaukties uz tiešsaistes resursiem, lai iegūtu plašāku informāciju). Īsumā, kad gaismas -izstarojošam pusvadītājam tiek pielikts priekšējais spriegums, caurumi, kas ievadīti no P-reģiona uz N-apgabalu, un elektroni, kas ievadīti no N-reģiona uz P-reģionu, rekombinējas ar elektroniem attiecīgajā reģionā N-. mikrometri PN krustojuma tuvumā, radot spontānu fluorescējošu starojumu.
Kā zināms, III-V grupas pusvadītāju materiālu joslas sprauga, sākot no alumīnija nitrīda līdz gallija nitrīdam vai indija gallija nitrīdam (InGaN), precīzi ietilpst spektrā no zilās gaismas līdz ultravioletajai gaismai. Pielāgojot alumīnija indija gallija nitrīda materiālu attiecību, mēs varam ražot ultravioletās un redzamās gaismas avotus plašā viļņu garuma diapazonā.
Lai gan teorētiski jebkura viļņa garuma gaismu var radīt, pielāgojot luminiscējošu materiālu sastāvu, komerciālai ražošanai pieejamo UVLED mikroshēmu klāsts dažādu ierobežojumu dēļ joprojām ir diezgan ierobežots. Lieljaudas mikroshēmas, kas piemērotas rūpnieciskiem lietojumiem, galvenokārt ir koncentrētas UVA joslā (365–415 nm). Pēdējos gados arī UVB un UVC tehnoloģijas ir piedzīvojušas enerģisku attīstību, taču tās pamatā attiecas tikai uz mazjaudas-civilajiem un patērētāju tirgiem, piemēram, dezinfekciju un sterilizāciju.
Tam ir vairāki galvenie iemesli:
Kristāla materiāla struktūra nosaka gaismas efektivitāti (fotoelektriskās konversijas efektivitāti) Gallija nitrīdu (GaN) un augstas {0}efektivitātes indija gallija nitrīdu (InGaN) joprojām var izmantot UVA diapazonā no 365 līdz 405 nm. Turpretim UVB un UVC mikroshēmas pilnībā balstās uz alumīnija gallija nitrīdu (AlGaN)-materiālu ar zemu gaismas efektivitāti-, nevis biežāk izmantoto GaN un InGaN. Tas ir tāpēc, ka GaN un InGaN absorbē ultravioleto gaismu zem 365 nm. Tā rezultātā UVB un UVC mikroshēmu gaismas efektivitāte ir ārkārtīgi zema. Piemēram, LG 278 nm mikroshēmai ir tikai 2% fotoelektriskās konversijas efektivitāte.
Siltuma izkliedes problēmas, kas izriet no zemas efektivitātesSaskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu 2% fotoelektriskās konversijas efektivitāte nozīmē, ka 98% elektroenerģijas tiek pārvērsti siltumā. Turklāt LED mikroshēmu kalpošanas laiks un gaismas efektivitāte ir apgriezti proporcionāla temperatūrai. Šāda augsta siltuma ražošana izvirza ārkārtīgi stingras prasības siltuma izkliedes sistēmām. Izmantojot esošās dzesēšanas tehnoloģijas, ir vienkārši neiespējami panākt efektīvu siltuma izkliedi lielas -jaudas UVB un UVC mikroshēmām.
Iepakojuma un lēcu materiālu zema UV caurlaidība Lai aizsargātu LED mikroshēmas, iekapsulēšana ir būtiska. Tā kā gaismas diodes izstaro gaismu visos virzienos, gaismas stara koncentrēšanai ir nepieciešamas lēcas. Tomēr, izņemot kvarca stiklu, lielākajai daļai materiālu ir ļoti zema UV caurlaidība{2}}, un caurlaidība strauji samazinās, viļņa garumam saīsinot. Līdz ar to, lai gan UVB/UVC mikroshēmu raksturīgā gaismas efektivitāte jau ir zema, lēcas absorbē ievērojamu gaismas daļu, kā rezultātā ir ļoti vāja izmantojamā gaismas jauda, kas ir tik tikko pietiekama rūpnieciskiem lietojumiem.
Zema kristāla raža un augstas ražošanas izmaksasPašreizējās UVB un UVC mikroshēmas tiek ražotas, izmantojot tos pašus reaktorus kā UVA mikroshēmas. Papildus raksturīgajiem materiāla defektiem, tādi jautājumi kā neatbilstoši termiskās izplešanās koeficienti starp substrātu un kristālu izraisa ārkārtīgi zemu kristālu iznākumu, kas savukārt saglabā pārmērīgi augstas ražošanas izmaksas.
Kopumā UVB un UVC tehnoloģiju zemās gaismas efektivitātes, augsto izmaksu un stingro siltuma izkliedes prasību dēļ lielas{0}}jaudas attīstībaUVB un UVC gaismaRūpniecisko lietojumu avoti paliks nenotverami, līdz tiks sasniegti lieli tehnoloģiskie sasniegumi.
LED gaismas avotu sistēmu galvenie pētniecības un attīstības virzieni
LED mikroshēma ir tikai viena svarīga LED gaismas avota sastāvdaļa. Veicot LED gaismas avotu pētniecību un izstrādi, mums ir jāpieņem asistemātiski,holistiska pieeja. Papildus LED viļņu garuma regulēšanai pētniecības un attīstības joma ietver virkni pakārtotu procesu, tostarp iepakošanas tehnoloģiju, optisko dizainu, siltuma izkliedes sistēmas, barošanas sistēmas un viedās vadības sistēmas.
Pašlaik LED mikroshēmām ir četras galvenās iepakojuma struktūras:
Vertikālā stiprinājuma struktūra
Apgriezt{0}}čipu struktūra
Vertikālā struktūra
3D vertikālā struktūra
Parastajām LED mikroshēmām parasti ir vertikāla stiprinājuma struktūra ar safīra substrātu. Šai struktūrai ir vienkāršs dizains un nobrieduši ražošanas procesi. Tomēr safīram ir slikta siltumvadītspēja, kas apgrūtina mikroshēmas radītā siltuma pārnešanu uz siltuma izlietni-, kas ierobežo tā pielietojumu lielas-jaudas LED sistēmās.
Flip{0}}čipsu iepakojums ir viena no pašreizējām attīstības tendencēm. Atšķirībā no vertikālām montāžas konstrukcijām, apgrieztā{2}}čipu konstrukcijās siltumam nav jāiziet cauri mikroshēmas safīra substrātam. Tā vietā tas tiek tieši pārnests uz substrātiem ar augstāku siltumvadītspēju (piemēram, silīciju vai keramiku) un pēc tam caur metāla pamatni tiek izkliedēts ārējā vidē. Turklāt, tā kā flip{5}}čipu struktūras novērš nepieciešamību pēc ārējiem zelta vadiem, tās nodrošina lielāku mikroshēmu integrācijas blīvumu un uzlabotu optisko jaudu uz laukuma vienību. Tomēr gan vertikālā stiprinājuma, gan {7}apvērstas mikroshēmas struktūrai ir kopīgs trūkums: LED P un N elektrodi atrodas vienā mikroshēmas pusē. Tas liek strāvai plūst horizontāli caur n-GaN slāni, izraisot strāvas pārblīvēšanos, lokālu pārkaršanu un galu galā ierobežojot piedziņas strāvas augšējo slieksni.
Vertikālās-struktūras zilās-gaismas mikroshēmas attīstījās no vertikālās montāžas tehnoloģijas. Šajā dizainā parastā safīra-substrāta mikroshēma tiek apgriezta un piestiprināta pie augsti siltumvadoša substrāta, kam seko lāzera pacelšana-no safīra substrāta. Šī struktūra efektīvi novērš siltuma izkliedes vājo vietu, bet ietver sarežģītus ražošanas procesus-, jo īpaši sarežģīto substrāta pārvietošanas posmu-, kas rada zemu ražošanas ražu. Tomēr, attīstoties tehnoloģijai, UV gaismas diožu vertikālais iepakojums ir kļuvis arvien nobriedušāks.
Nesen tika ierosināta jauna 3D vertikāla struktūra. Salīdzinājumā ar tradicionālajām vertikālās-struktūras LED mikroshēmām, tās galvenās priekšrocības ietver zelta stiepļu savienošanas novēršanu, ļaujot izveidot plānākus iepakojuma profilus, uzlabot siltuma izkliedes veiktspēju un vieglāku lielu piedziņas strāvu integrāciju. Tomēr, lai 3D vertikālās struktūras varētu komercializēt, ir jāpārvar daudzi tehniski šķēršļi.
Ņemot vērā to, ka UVLED parasti uzrāda zemāku gaismas efektivitāti, salīdzinot ar vispārējā apgaismojuma LED, vertikālās struktūras iepakojums ir vēlamā izvēle, lai palielinātu gaismas ekstrakcijas efektivitāti.
Tā kā gaismas diodes izstaro gaismu vispusīgi un tām piemītošā gaismas efektivitāte jau ir salīdzinoši zema, ir nepieciešama zinātniska un racionāla optiskā konstrukcija, lai uzlabotu efektīvu gaismas efektivitāti (ti, frontālās apstarošanas gaismas efektivitāti). Parastie optiskie komponenti ir atstarotāji, primārās lēcas un sekundārās lēcas.
Turklāt ultravioletā gaisma tiek pakļauta lielam vājinājumam, izejot cauri nesējiem. Tāpēc, izvēloties lēcu materiālus,{1}}tādus kā kvarca stikls, borsilikāta stikls un rūdīts stikls-, ir jāizvērtē vairāki faktori, priekšroka dodama materiāliem ar augstu UV caurlaidību. Tas ne tikai palielina gaismas atdevi, bet arī novērš pārmērīgu temperatūras paaugstināšanos, ko izraisa materiāla gaismas absorbcija ilgstošas UV iedarbības laikā.
Kā minēts iepriekš, saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu tikai daļa elektroenerģijas tiek pārvērsta gaismas enerģijā, bet liela daļa tiek izkliedēta kā siltums. UVA joslai tipiskā enerģijas konversijas attiecība ir attiecīgi 10:3:7 elektrībai, gaismai un siltumam. LED mikroshēmu efektīvais kalpošanas laiks ir cieši saistīts ar to savienojuma temperatūru. Fotokonservēšanas procesā liela optiskās jaudas blīvuma dēļ bieži vien ir nepieciešama LED mikroshēmu integrācija ar augstu{6}}blīvumu, kas nosaka stingras prasības siltuma izkliedes sistēmām.
Tādējādi, lai panāktu efektīvu siltuma izkliedi un nodrošinātu, ka visu LED mikroshēmu savienojuma temperatūra paliek saprātīgā un līdzsvarotā diapazonā, ir nepieciešama stingra zinātniska izstrāde, datorsimulācija un praktiska pārbaude.
Pētījumi par UV pārklājuma formulām
Fotoiniciatoru un sistēmas{0}}līmeņa pieejas ierobežojumi sveķu un monomēru reaģētspējaiKā parādīts iepriekšējā LED tehnoloģijas ievadā, lieljaudas LED gaismas avoti, kas piemēroti rūpnieciskiem lietojumiem, pašlaik ir ierobežoti ar UVA joslu, īpaši viļņu garumiem virs 365 nm. Nosakot LED gaismas avotu veiktspējas robežas, tagad redzam, ka saderīgu fotoiniciatoru izvēle ir diezgan ierobežota, jo lielākajai daļai fotoiniciatoru ir zemi molārās ekstinkcijas koeficienti viļņu garumos virs 365 nm.
Lai risinātu problēmu ar LED{0}}saderīgu fotoiniciatoru zemo ierosināšanas efektivitāti, pētniecībai un attīstībai nevajadzētu aprobežoties tikai ar pašiem fotoiniciatoriem. Tā vietā mums ir jāpieņem sistēmas-līmeņa perspektīva, kas integrē sveķus, monomērus, fotoiniciatorus un pat papildu piedevas holistiskā pētniecības sistēmā, tādējādi uzlabojot LED UV sistēmu sacietēšanas efektivitāti.
Formulācijas projektēšana un pārklājuma procesa izstrāde LED sacietēšanai (fotoiniciatoru, sveķu, monomēru ietekme, temperatūra, virsmas sausums, sausums, pigmenti un pildvielas) Lai uzlabotu UV gaismas absorbciju ar garu -viļņu garumu fotoiniciatoros, bieži ir nepieciešams iekļaut citus benzola gredzenus (,) atomus savās molekulārajās struktūrās. Lai gan šī modifikācija uzlabo garo-viļņu garuma UV absorbciju, tā arī palielina fotoiniciatoru krāsojumu.
Turklāt, ņemot vērā šo iniciatoru zemo gaismas absorbcijas efektivitāti, ir jāpievieno liels daudzums ļoti reaģējošu sveķu un monomēru, -parasti augstas{1}}funkcionalitātes akrila sveķi un monomēri-, lai paātrinātu pārklājuma sistēmas kopējo reakcijas ātrumu. Tomēr šī pieeja mēdz radīt pārklājumus ar augstu cietību, bet vāju elastību, kas ierobežo to pielietojuma klāstu.
Tomēr parasti zemie LED UV fotoiniciatoru molārie ekstinkcijas koeficienti piedāvā arī unikālu priekšrocību: tie nodrošina lielāku UV gaismas caurlaidību caur pārklājuma slāni, kas veicina biezu plēvju dziļu sacietēšanu.
Pārklājuma veiktspējas prasības dažādiem uzglabāšanas, transportēšanas, būvniecības apstākļiem un uzklāšanas procesiem Pārklājumu rūpniecībā dažādas uzklāšanas metodes, piemēram, rullīšu pārklājums, smidzināšanas pārklājums un aizkaru pārklājums, pārklājumiem nosaka atšķirīgas viskozitātes prasības. Tikmēr dažādām pamatnēm ir nepieciešamas pielāgotas pārklājuma īpašības mitrināmības un adhēzijas ziņā. Turklāt mainīgie transportēšanas un uzglabāšanas apstākļi nosaka, ka pārklājumiem ir nepieciešams atbilstošs uzglabāšanas stabilitātes līmenis. Tāpēc visi šie faktori ir pilnībā jāņem vērā, izstrādājot pārklājuma formulu.
Pārklājuma plēves veiktspējas prasības dažādiem lietojumiem Dažādas pielietojuma jomas nosaka dažādas pārklājuma plēves veiktspējas prasības, tostarp spīdumu, kolorimetriskās īpašības, cietību, elastību, nodilumizturību un triecienizturību. Līdz ar to pārklājuma izstrādei ir jāatrod līdzsvars starp cietēšanas efektivitāti un plēves veiktspēju.
Pārklāšanas procesu pētījumi
Pārklāšana ir sistemātisks inženierijas process. Pārklāšanas procesu optimizēšana var vēl vairāk paplašināt UV-LED tehnoloģijas pielietojuma robežas. Kā saka nozares teiciens,"Trīs daļas ir atkarīgas no pārklājuma; septiņas daļas ir atkarīgas no uzklāšanas procesa". Galu galā gan pārklājumi, gan gaismas avoti sasniedz paredzēto veiktspēju tikai pareizi uzklājot.
Turklāt pārklāšanas procesu optimizēšana kopā ar UV pārklājumiem un LED gaismas avotiem var ievērojami kompensēt gan materiālu, gan gaismas avotu ierobežojumus. Piemēram, karsēšana var samazināt viskozitāti pārklājumiem ar augstu -sveķu-saturu, kas istabas temperatūrā ir pārāk viskozi, padarot tos piemērotus dažādām uzklāšanas metodēm. Turklāt karsēšana var uzlabot pārklājuma sistēmas plūstamību, uzlabot molekulāro aktivitāti, nodrošināt pilnīgākas sākotnējās sacietēšanas reakcijas un iegūt gludākas plēves virsmas.
Pētījumi par iepriekšējām un pakārtotām rūpniecības ķēdēm
Pēdējo divu gadu laikā vides aizsardzības kampaņu izraisītais fotoiniciatoru trūkums un strauji augošās cenas ir radījis taustāmus zaudējumus pakārtotajiem uzņēmumiem un nopietni kavējis LED UV tehnoloģijas attīstību. Tas uzsver, ka augšupējo un pakārtoto rūpniecības ķēžu savienojamība un piegādes ķēžu sistēmu vienmērīgums ir galvenās garantijas nozares veselīgai attīstībai un tās produktu un tehnoloģiju panākumiem tirgū.
Lai gan daudzas nozares attīstās no nulles, savstarpēji pastiprinot tehnoloģisko inovāciju dinamiku, rūpniecības attīstību un pieprasījuma pieaugumu, šie faktori ir vispusīgi jāizvērtē mārketinga procesā.
Turklāt no ieguldījumu perspektīvas izpētes veikšana par augšupējās un pakārtotās nozares ķēdēm un to izvietošana var ne tikai nodrošināt stabilu piegādi, kad produkti nonāk tirgū, bet arī ļaut uzņēmumiem piedalīties nozares izaugsmes dividendēs.
http://www.benweilight.com/professional-lighting/uv-lighting/uv-light-black-light-for-halloween.html
